Rozwój narzędzi do edycji genów, które umożliwiają konkretne ukierunkowanie i korektę mutacji, daje nadzieję, że umożliwi nam skorygowanie tych mutacji powodujących choroby genetyczne. Jednak technologia ta istnieje już od jakiegoś czasu – dwóch badaczy miało kluczowe znaczenie dla jej rozwoju w 2020 r. – i tylko w kilku przypadkach zastosowano edytowanie genów w celu zwalczania chorób.

Jednym z powodów jest wyzwanie polegające na celowaniu w określone komórki żywego organizmu. Wiele chorób genetycznych wpływa tylko na określony typ komórek, np. czerwone krwinki w anemii sierpowatokrwinkowej lub na określoną tkankę. W idealnym przypadku, aby ograniczyć potencjalne skutki uboczne, chcielibyśmy mieć pewność, że w dotkniętej tkance zostanie przeprowadzona wystarczająca część edycji, aby wywrzeć wpływ, jednocześnie minimalizując edycję w innym miejscu, aby ograniczyć skutki uboczne. Jednak nasze możliwości w tym zakresie są ograniczone. Ponadto wiele komórek dotkniętych chorobami genetycznymi jest dojrzałych i przestało się dzielić. Musimy więc albo powtarzać zabiegi edycji genów w nieskończoność, albo znaleźć sposób na ukierunkowanie na populację komórek macierzystych, która produkuje dojrzałe komórki.

W czwartek zespół badawczy z USA poinformował, że przeprowadził eksperymenty z edycją genów, których celem była głośna choroba genetyczna: mukowiscydoza. Ich technika jest w dużej mierze ukierunkowana na tkankę najbardziej dotkniętą chorobą (płuca) i wykorzystuje populacje komórek macierzystych wytwarzających dojrzałe komórki płuc, co zapewnia stabilność efektu.

Konkretne

Podstawą nowej pracy jest technologia, która umożliwia wprowadzenie mRNA szczepionek mRNA na Covid-19 do wnętrza komórek. Kwasy nukleinowe mRNA to duże cząsteczki z dużą ilością naładowanych cząstek, co utrudnia im przedostanie się przez błonę i przedostanie się do wnętrza komórki. Aby przezwyciężyć ten problem, naukowcy pakują mRNA do bańki lipidowej, która może następnie połączyć się z błonami komórkowymi, wyrzucając mRNA do wnętrza komórki.

Proces ten, jak zauważają naukowcy, ma dwie bardzo duże zalety: wiemy, że działa i wiemy, że jest bezpieczny. „Na całym świecie podano domięśniowo ponad miliard dawek szczepionek zawierających nanocząsteczki lipidowe i mRNA przeciwko COVID-19” – piszą – „co wykazało wysokie bezpieczeństwo i skuteczność utrzymujące się dzięki powtarzalnemu dawkowaniu”. (Na marginesie, interesujące jest przeciwstawienie poglądu społeczności badawczej na temat szczepionek mRNA spiskom szeroko krążącym wśród opinii publicznej.)

Jest jeden ważny czynnik, który nie ma znaczenia w przypadku podawania szczepionki, ale ma znaczenie w przypadku edycji genów: nie przywiązują szczególnej wagi do komórek, na które mają dostarczyć szczepionkę. Jeśli więc chcesz celować w coś na przykład komórki macierzyste krwi, musisz w jakiś sposób zmienić cząsteczki lipidów, aby preferowały wybrane komórki.

Istnieje wiele pomysłów, jak to zrobić, ale zespół odpowiedzialny za tę nową pracę znalazł stosunkowo prosty: zmianę ilości dodatnio naładowanych lipidów na cząstce. W 2020 roku opublikowali artykuł, w którym opisują rozwój nanocząstek lipidowych selektywnie ukierunkowanych na narządy (SORT). Domyślnie wiele cząstek lipidów trafia do wątroby. Jednak w miarę wzrostu frakcji dodatnio naładowanych lipidów celowanie przesuwa się do śledziony, a następnie do płuc.

Prawdopodobnie dlatego, że wiedzą, że mogą celować w płuca, decydują się użyć cząstek SORT do przesłania systemu edycji genów specyficznego dla mukowiscydozy, która wpływa głównie na tę tkankę i jest spowodowana mutacjami w pojedynczym genie. Chociaż stosunkowo łatwo jest dostać się do płuc, trudno jest przenieść je do komórek płuc, biorąc pod uwagę cały śluz, rzęski i komórki odpornościowe, których zadaniem jest dbanie o ciała obce w płucach.